CN105134312A - 一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法，利用特定状况下的汽轮机高压缸进汽流量作为汽轮机高压调节阀阀位改变的判据，并采用调节级后压力代表高压缸进汽流量；作为判据的特定状态下的高压缸进汽流量所对应的调节级后压力通过试验获得。本发明提供的方法克服了现有技术与方法存在的不足，直接利用喷嘴配汽汽轮机调节级后压力作为高压调节阀阀位确定的依据，同时给出了高压调节阀/高压调节汽阀阀位的确定方法，该方法能够保证汽轮机处于最优主蒸汽压力下运行，同时保证汽轮机经济性最佳，且操作性极强。

Description

一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法

【技术领域】

本发明属于汽轮机技术领域，涉及一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行过程中高压调节阀阀位及主蒸汽压力的确定方法，尤其是一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法。

【背景技术】

汽轮发电机组在部分负荷运行时，如果运行方式不合理，会造成机组运行经济性下降，使发电煤耗上升，故一般均会对机组的运行方式进行优化，以期达到最经济的运行方式。

一般情况下汽轮机制造厂会给出建议的定滑压曲线曲线指导运行，另外发电企业也会通过试验寻找出合适的定滑压曲线，即采用热耗率试验方法，在不同负荷点下，通过测试不同主蒸汽压力的汽轮机热耗率，以热耗率最低来确定最佳的主蒸汽压力。上述两种曲线均以负荷-压力关系表示，该曲线在指导实际运行中存在以下问题：

汽轮发电机组通过配汽机构(由多个高压调节阀/高压调节汽阀组成)改变机组的进汽流量实现行负荷的调整。对于喷嘴配汽汽轮机，配汽机构的组合方式多种多样，预期的负荷目标可通过多种而非一种配汽组合方式来实现。同时在同一负荷下，不同的组合方式对应的主蒸汽压力可能不同也可能相同，即负荷、主蒸汽压力、调门组合方式之间的关系非一一对应，因此可采用多种调门组合方式实现上述负荷-压力关系曲线，而不同的调门组合方式下机组经济性存在差别，故仅仅满足上述负荷-压力曲线运行，机组经济性并非最佳，可见仅通过该曲线指导运行，可操作性不强。

另外上述优化曲线是以负荷为横坐标。汽轮发电机组负荷受环境影响较大，夏季和冬季由于环境温度的变化，将造成机组排汽压力的变化，使机组的有效焓降发生变化。因此不同季节，即使对于同一负荷，汽轮机进汽量也不同。进汽量的改变会使进汽机构的状态发生变化，从而影响机组的经济性。即在某一季节，按上述曲线要求的运行方式是最佳的，季节改变后，原有运行方式已不是最佳，因此该曲线具有局限性。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法，汽轮机运行过程中以汽轮机高压缸进汽流量为基准确定高压调节阀/高压调节汽阀阀位；汽轮机高压缸进汽流量采用高压缸调节级后压力表示；对于具有4个高压调节阀的喷嘴配汽汽轮机，以顺序阀方式运行，根据汽轮机进汽流量的不同，高压调节阀/高压调节汽阀阀位控制包括以下阶段：

第一阶段：调节级后压力小于等于P_s1，大于P_s2，本阶段采用定压运行方式，维持主蒸汽在额定参数，通过顺序依次启闭第1个高压调节阀/高压调节汽阀、第2个高压调节阀/高压调节汽阀改变机组进汽流量，从而改变机组负荷，同时维持主蒸汽在额定参数；

第二阶段：调节级后压力小于等于P_s2，本阶段采用滑压运行方式，在保持两阀点或两阀全开状态不变情况下，通过改变主蒸汽压力，达到改变机组进汽流量，进而改变负荷的目的；

其中，P_s1表示四阀全开、额定进汽参数下汽轮机进汽流量所对应的调节级后压力；P_s2表示两阀全开、额定进汽参数下汽轮机进汽流量所对应的调节级后压力。

本发明进一步的改进在于：

P_s1通过以下方法获得：

调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于四阀全开状态，主蒸汽参数至额定值附近，保持机组稳定运行，记录调节级后压力P_s1'，主蒸汽压力P₀₁'和主蒸汽温度T₀₁'，取稳定运行期间上述参数的平均值，采用式(1)或式(2)将P_s1'修正至P_s1：

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{01}}^{\′}}{{P_{01}}^{\′}{v}_0}}---\left(1\right)$

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{01}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{01}}^{\′}}{T_0}}---\left(2\right)$

式中：P₀为额定主蒸汽压力，T₀为额定主蒸汽温度，v₀和v₀₁'分别为额定主蒸汽参数下蒸汽比容和试验状态下蒸汽比容，分别由相应的压力和温度确定；当采用式(2)时，T₀、T₀₁'应采用绝对温标K。

P_s2通过以下方法获得：

调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于三阀全开状态，主蒸汽参数至额定值附近，保持机组稳定运行，记录调节级后压力P_s2'，主蒸汽压力P₀₂'和主蒸汽温度T₀₂'，取稳定运行期间上述参数的平均值，采用式(3)或式(4)将P_s2'修正至P_s2：

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{02}}^{\′}}{{P_{02}}^{\′}{v}_0}}---\left(3\right)$

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{02}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{02}}^{\′}}{T_0}}---\left(4\right)$

式中：P₀为额定主蒸汽压力，T₀为额定主蒸汽温度，v₀和v₀₂'分别为额定主蒸汽参数下蒸汽比容和试验状态下蒸汽比容，分别由相应的压力和温度确定；当采用式(4)时，T₀、T₀₂'应采用绝对温标K。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的方法克服了现有技术与方法存在的不足，直接利用喷嘴配汽汽轮机调节级后压力作为高压调节阀阀位确定的依据，同时给出了高压调节阀/高压调节汽阀阀位的确定方法，该方法能够保证汽轮机处于最优主蒸汽压力下运行，同时保证汽轮机经济性最佳，且操作性极强。

【附图说明】

图1喷嘴配汽高压调节阀/高压调节汽阀示意图；

图2亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和图2，本发明汽轮机运行过程以汽轮机高压缸进汽流量(以下简称进汽流量)为基准确定高压调节阀/高压调节汽阀阀位。由于汽轮机高压缸进汽流量与喷嘴配汽汽轮机调节级后压力存在一定的对应关系，故本发明的特征还在于：汽轮机高压缸进汽流量可采用高压缸调节级后压力(以下简称调节级后压力)表示。

当采用调节级后压力表示汽轮机进汽流量时，对于具有4个高压调节阀/高压调节汽阀的亚临界喷嘴配汽汽轮机，以顺序阀方式运行，根据汽轮机进汽流量的不同，高压调节阀/高压调节汽阀阀位的控制分两个个阶段：

第一阶段：调节级后压力小于等于P_s1，大于P_s2。本阶段采用定压运行方式，主蒸汽参数维持额定值，通过顺序、依次启闭第1、第2个高压调节阀/高压调节汽阀改变机组进汽流量，从而改变机组负荷；

第二阶段：调节级后压力小于等于P_s2，大于P_s3。本阶段采用滑压运行方式，在保持两阀点(或两阀全开)状态不变情况下，通过改变主蒸汽压力，达到改变机组进汽流量，进而改变负荷的目的；

其中，P_s1表示四阀全开、额定进汽参数下汽轮机进汽流量所对应的调节级后压力；P_s2表示两阀全开、额定进汽参数下汽轮机进汽流量所对应的调节级后压力。

P_s1、P_s2通过试验获得。具体试验方法为：

P_s1确定：调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于四阀全开状态，主蒸汽参数至额定值附近，保持机组稳定运行，记录调节级后压力P_s1'，主蒸汽压力P₀₁'和主蒸汽温度T₀₁'，取稳定运行期间上述参数的平均值，采用式(1)或式(2)将P_s1'修正至P_s1：

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{01}}^{\′}}{{P_{01}}^{\′}{v}_0}}---\left(1\right)$

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{01}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{01}}^{\′}}{T_0}}---\left(2\right)$

式中：P₀为额定主蒸汽压力，T₀为额定主蒸汽温度(采用绝对温标K)，v₀、v₀₁'分别为额定主蒸汽参数下蒸汽比容和试验状态下蒸汽比容，分别由相应的压力和温度确定。当采用式(2)时，T₀、T₀₁'应采用绝对温标K。

P_s2确定：调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于两阀全开状态，调整主蒸汽参数至设计值附近，保持机组稳定运行，记录调节级后压力P_s2'，主蒸汽压力P₀₂'和主蒸汽温度T₀₂'，取稳定运行期间上述参数的平均值，采用式(3)或式(4)将P_s2'修正至P_s2：

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{02}}^{\′}}{{P_{02}}^{\′}{v}_0}}---\left(3\right)$

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{02}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{02}}^{\′}}{T_0}}---\left(4\right)$

式中：P₀为额定主蒸汽压力，T₀为额定主蒸汽温度(采用绝对温标K)，v₀、v₀₂'分别为额定主蒸汽参数下蒸汽比容和试验状态下蒸汽比容，分别由相应的压力和温度确定。当采用式(4)时，T₀、T₀₂'应采用绝对温标K。

另外，对本发明中汽轮机的状态进行解释：

两阀点：采用顺序阀运行时，其中第3、4个高压调节阀/高压调节汽阀处于开启状态，第2个高压调节阀/高压调节汽阀处在将开而未开的状态；第1个高压调节阀/高压调节汽阀处于完全关闭状态，其中第3、4个高压调节阀/高压调节汽阀和第2个高压调节阀/高压调节汽阀间存在一定的重叠度。

两阀全开：第1、2个高压调节阀/高压调节汽阀处于完全关闭状态，第3、4个高压调节阀/高压调节汽阀处于全开状态，开与未开的高压调节阀/高压调节汽阀间无重叠度。

四阀全开：所有四个调门均处于全开状态。

下面结合实例对本发明进行说明。

图1为一具有四个高压调节阀/高压调节汽阀的喷嘴配汽机构示意图。为了方便说明，该图中各高压调节阀/高压调节汽阀编号仅表示开启次序。机组不同各高压调节阀/高压调节汽阀实际编号与开启次序会有所不同。

对于某600MW超临界汽轮机，其额定主蒸汽参数为16.67MPa，538℃，拥有四个高压调节阀，假设其编号如图1所示。首先通过试验确定额定参数下，不同阀全开状态的高压缸进汽流量所对应的调节级后压力。

确定P_s1试验：调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于四阀全开状态，且汽轮机运行参数接近额定参数，试验期间保持机组各项参数处于稳定状态，每5秒记录一次高压主汽门前压力P₀₁'，温度T₀₁'，以及高压缸调节级后压力P_s1'，试验至少持续15分钟，试验结束后计算各参数有效试验时间段内平均值，该试验结果如下：

主蒸汽压力P₀₁'：16.50MPa，主蒸汽温度T₀₁'，：530℃，调节级后压力P_s1'：13.27MPa。

额定参数下主蒸汽比容为0.019935m³/kg，根据试验数据确定试验条件下主蒸汽比容有0.019855m³/kg，采用式(1)确定P_s1时，则有：

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{01}}^{\′}}{{P_{01}}^{\′}{v}_0}}=13.27\sqrt{\frac{16.67\×0.019855}{16.50\×0.019935}}=13.31MPa$

采用式(2)确定P_s1时，则有：

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{01}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{01}}^{\′}}{T_0}}=13.27\×\frac{16.67}{16.50}\sqrt{\frac{530+273.15}{538+273.15}}=13.34MPa$

确定P_s2试验：调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于三阀全开状态，且汽轮机运行参数接近额定参数，试验期间保持机组各项参数处于稳定状态，每5秒记录一次高压主汽门前压力P₀₂'，温度T₀₂'，以及高压缸调节级后压力P_s2'，试验至少持续15分钟，试验结束后计算各参数有效试验时间段内平均值，该试验结果如下：

主蒸汽压力P₀₂'：16.60MPa，主蒸汽温度T₀₂'：536℃，调节级后压力P_s2'：8.90MPa。

额定参数下主蒸汽比容为0.019935m³/kg，根据试验数据确定试验条件下主蒸汽比容有0.019953m³/kg，采用式(3)确定P_s2时，则有：

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{02}}^{\′}}{{P_{02}}^{\′}{v}_0}}=8.90\sqrt{\frac{16.67\×0.019953}{16.60\×0.019935}}=8.92MPa$

采用式(4)确定P_s2时，则有：

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{02}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{02}}^{\′}}{T_0}}=8.90\×\frac{16.67}{16.60}\sqrt{\frac{536+273.15}{538+273.15}}=8.98MPa$

故该600MW亚临界机组最优的高压调节阀门的阀位确定方法为：

当汽轮机调节级后压力小于等于P_s1(P_s1＝13.31MPa)，大于P_s2(P_s2＝8.92MPa)时。采用定压运行方式，通过顺序、依次启闭第1、第2个高压调节阀/高压调节汽阀改变机组进汽流量，从而改变机组负荷，同时维持主蒸汽在额定参数；

当汽轮机调节级后压力小于等于P_s2(P_s2＝8.92MPa)时。本阶段采用滑压运行方式，在保持两阀点(或两阀全开)状态不变情况下(第1、第2个调节阀处于关闭状态，第3、第4个调节阀处于开启状态)，通过改变主蒸汽压力，达到改变机组进汽流量，进而改变负荷的目的，该阶段应维持主蒸汽温度处于额定状态。

汽轮机运行过程中，主蒸汽压力变化规律见图2。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法，其特征在于，汽轮机运行过程中以汽轮机高压缸进汽流量为基准确定高压调节阀/高压调节汽阀阀位；汽轮机高压缸进汽流量采用高压缸调节级后压力表示；对于具有4个高压调节阀的喷嘴配汽汽轮机，以顺序阀方式运行，根据汽轮机进汽流量的不同，高压调节阀/高压调节汽阀阀位控制包括以下阶段：

第一阶段：调节级后压力小于等于P_s1，大于P_s2，本阶段采用定压运行方式，维持主蒸汽在额定参数，通过顺序依次启闭第1个高压调节阀/高压调节汽阀、第2个高压调节阀/高压调节汽阀改变机组进汽流量，从而改变机组负荷，同时维持主蒸汽在额定参数；

第二阶段：调节级后压力小于等于P_s2，本阶段采用滑压运行方式，在保持两阀点或两阀全开状态不变情况下，通过改变主蒸汽压力，达到改变机组进汽流量，进而改变负荷的目的；

其中，P_s1表示四阀全开、额定进汽参数下汽轮机进汽流量所对应的调节级后压力；P_s2表示两阀全开、额定进汽参数下汽轮机进汽流量所对应的调节级后压力。

2.根据权利要求1所述的亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法，其特征在于，P_s1通过以下方法获得：

调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于四阀全开状态，主蒸汽参数至额定值附近，保持机组稳定运行，记录调节级后压力P_s1'，主蒸汽压力P₀₁'和主蒸汽温度T₀₁'，取稳定运行期间上述参数的平均值，采用式(1)或式(2)将P_s1'修正至P_s1：

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{01}}^{\′}}{{P_{01}}^{\′}{v}_0}}---\left(1\right)$

$P_{s1}={P_{s1}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{01}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{01}}^{\′}}{T_0}}---\left(2\right)$

式中：P₀为额定主蒸汽压力，T₀为额定主蒸汽温度，v₀和v₀₁'分别为额定主蒸汽参数下蒸汽比容和试验状态下蒸汽比容，分别由相应的压力和温度确定；当采用式(2)时，T₀、T₀₁'应采用绝对温标K。

3.根据权利要求1所述的亚临界喷嘴配汽汽轮机运行阀位确定方法，其特征在于，P_s2通过以下方法获得：

调整汽轮机高压调节阀/高压调节汽阀处于三阀全开状态，主蒸汽参数至额定值附近，保持机组稳定运行，记录调节级后压力P_s2'，主蒸汽压力P₀₂'和主蒸汽温度T₀₂'，取稳定运行期间上述参数的平均值，采用式(3)或式(4)将P_s2'修正至P_s2：

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\sqrt{\frac{P_0{v_{02}}^{\′}}{{P_{02}}^{\′}{v}_0}}---\left(3\right)$

$P_{s2}={P_{s2}}^{\′}\frac{P_0}{{P_{02}}^{\′}}\sqrt{\frac{{T_{02}}^{\′}}{T_0}}---\left(4\right)$

式中：P₀为额定主蒸汽压力，T₀为额定主蒸汽温度，v₀和v₀₂'分别为额定主蒸汽参数下蒸汽比容和试验状态下蒸汽比容，分别由相应的压力和温度确定；当采用式(4)时，T₀、T₀₂'应采用绝对温标K。